energyЭнергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations1029-74482414-0341BNTU10.21122/1029-7448-2025-68-5-442-456energy-2508Research ArticleТЕПЛОЭНЕРГЕТИКАНEAT POWER ENGINEERINGБиогаз и свалочный газ как источники возобновляемой энергии в Республике БеларусьBiogas and Landfill Gas as Sources of Renewable Energy in the Republic of BelarusЗеленухоЕ. В.ZelianukhaA. V.

г. Минск

Minsk

ЦыгановаА. А.TsyhanavaH. A.

Адрес для переписки:Цыганова Анна Александровна – Белорусский национальный технический университет,просп. Независимости, 65,220013, г. Минск, Республика Беларусь Тел.: +375 17 293-91-29cyganovaaa@bntu.by

Address for correspondence:Tsyhanava Hanna A. – Belarusian National Technical University,65 Nezavisimosty Ave.,220013, Minsk, Republic of BelarusTel.: +375 17 293-91-29cyganovaaa@bntu.by

cyganovaaa@bntu.byБельскаяГ. В.BelskayaH. V.

г. Минск

Minsk

Белорусский национальный технический университетБеларусьBelarussian National Technical UniversityBelarus202523102025685442456Copyright © Зеленухо Е.В., Цыганова А.А., Бельская Г.В., 20252025Зеленухо Е.В., Цыганова А.А., Бельская Г.В.Zelianukha A.V., Tsyhanava H.A., Belskaya H.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://energy.bntu.by/jour/article/view/2508

Энергетическая политика Республики Беларусь направлена на снижение потребления углеводородного сырья и укрепление национальной энергетической безопасности. Стратегической задачей отмечено максимальное вовлечение в топливно-энергетический баланс, помимо атомной энергии, собственных топливно-энергетических ресурсов, включая возобновляемые источники энергии (ВИЭ). Развитие ВИЭ способствует декарбонизации хозяйственной деятельности. Ресурсный потенциал получения биогаза в Республике Беларусь с учетом динамики образования органического сырья составляет 3,265 млн т у. т. в год, что намного выше аналогичных показателей для других местных видов топлива. В стране биогаз получают влажной и сухой ферментацией. Влажную ферментацию используют для получения биогаза из органических отходов животноводства (вторичной биомассы), которые содержат высокую влажную фракцию – до 90 %. Используемым оборудованием являются биореакторы и когенерационные установки. Сухую ферментацию применяют для получения свалочного газа из твердых органических отходов жилищно-коммунального хозяйства с использованием газопоршневых агрегатов (установок по дегазации органических отходов). В настоящее время выработка биогаза влажным и сухим (полувлажным) сбраживанием составляет приблизительно по 50 %. Современные технологии косбраживания позволяют моделировать состав используемых органических отходов посредством приготовления ко-субстратов, причем чрезвычайно разнообразных, без принципиальных ограничений. Этот инновационный прием регулирует скорость микробиологического процесса, обеспечивает равномерную загрузку биогазового оборудования в течение календарного года, повышает экономическую эффективность работы биогазовых установок без высоких инвестиционных затрат. Такой подход в применении биогазовых технологий дает новый качественный толчок к их развитию, одновременно уменьшая объемы складирования органических отходов и снижая национальный углеродный след. Использование ко-субстратов обеспечивает технологические, экономические и экологические преимущества, поскольку выход метана в этих условиях достаточно стабильный и гарантированный. В настоящее время сложились специфические условия для функционирования «зеленой» энергетики. Целесообразно с учетом новых экономических условий частично переориентировать хозяйственную деятельность крупных биогазовых заводов на производство тепловой энергии, получение органического удобрения и других ценных продуктов с добавленной стоимостью.

The energy policy of the Republic of Belarus is aimed in reducing the consumption of hydrocarbon raw materials and strengthening the national energy security. The strategic aim is to maximally involve in the fuel and energy balance, in addition to nuclear energy, our own fuel and energy resources, including renewable energy sources (RES). The development of RES contributes to the decarbonization of economic activity. The resource potential for biogas production in the Republic of Belarus, taking into account the dynamics of organic raw material formation, is about 3.265 million tons of equivalent fuel per year, which is much higher than similar indicators for other local types of fuel. In the country, biogas is produced by wet and dry fermentation. Wet fermentation is used to produce biogas from organic livestock waste (secondary biomass), which contains a high moisture fraction – up to 90 %. The equipment used is bioreactors and cogeneration units. Dry fermentation is used to produce landfill gas from solid organic waste of housing and communal services, using gas piston units (organic waste degassing units). Currently, the production of biogas by wet and dry (semi-wet) fermentation is approximately 50% each. Modern co-fermentation technologies allow to model the composition of the organic waste used for preparing co-substrates. Moreover, the composition of the substrates used can be extremely diverse, without fundamental limitations. This innovative technique regulates the stability of the microbiological process, ensures uniform loading of biogas equipment during the calendar year, increases the economic efficiency of biogas plants, without high investment costs. This approach to the application of biogas technologies gives a new qualitative impetus to their development, while simultaneously reducing the volume of organic waste storage and reducing the national carbon footprint. The use of co-substrates provides technological, economic and environmental advantages, since the methane output under these conditions is quite stable and guaranteed. Currently, specific conditions have developed for the functioning of “green” energy. Taking into account the new economic conditions, it is advisable to partially reorient the economic activities of large biogas plants to the production of heat energy, the production of organic fertilizers and other valuable products with added value.

биогазсвалочный газвозобновляемые источники энергиивлажная и сухая ферментацияуправление органическими отходамидекарбонизация производственной деятельностиbiogaslandfill gassources of renewable energywet and dry fermentationorganic waste managementdecarbonization of production activityReferencesО Государственной программе «Энергосбережение» на 2021–2025 годы: постановление Совета Министров Республики Беларусь от 24 февраля 2021 г. № 103 // Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь. URL: https://pravo.by/document/?guid=12551&p0=C22100103.Resolution of the Council of Ministers of the Republic of Belarus Dated February 24, 2021 No.103 “About the State Program “Energy Saving” for 2021–2025”. National Legal Internet Portal of the Republic of Belarus. Available at: https://pravo.by/document/?guid=12551&p0=C22100103 (in Russian).Национальная стратегия устойчивого социально-экономического развития Республики Беларусь на период 2030 года. Минск, 2017. URL: https://economy.gov.by/uploads/files/NSUR2030/Natsionalnaja-strategija-ustojchivogo-sotsialno-ekonomicheskogo-razvitija-Respubliki-Belarus-na-period-do-2030-goda.pdf.National Strategy for Sustainable Socioeconomic Development of the Republic of Belarus for the Period 2030. Minsk, 2017. Available at: https://economy.gov.by/uploads/files/NSUR2030/Natsionalnaja-strategija-ustojchivogo-sotsialno-ekonomicheskogo-razvitija-Respubliki-Belarus-na-period-do-2030-goda.pdf. (in Russian).Любчик, О. А. Минимизация влияния возобновляемых источников энергии на работу энергосистемы путем совместного использования солнечной и ветряной генераций / О. А. Любчик, С. В. Быстрых, А. Н. Казак // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2023. Т. 66, № 5. С. 423–432. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2023-66-5-423-432.Liubchyk V. A., Bystrykh S. V., Kazak A. N. (2023). Minimizing of Renewable Energy Sources Impact on the Energy System Operation by the Joint Use of Solar and Wind Generation. Energetika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, 66 (5), 423–432. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2023-66-5-423-432 (in Russian).Зеленухо, Е. В. Основные направления повышения эффективности производства биогаза / Е. В. Зеленухо, Г. В. Бельская, И. В. Ролевич // Социально-экономические и экологические проблемы горной промышленности, строительства и энергетики: сб. науч. тр. 15-й Междунар. конф. по проблемам горной промышленности, строительства и энергетики. Минск: БНТУ, 2019. Т. 2. С. 104–110.Zelianukha E. V., Belskaya G. V., Rolevich I. V. (2019) Key Areas for Improving the Efficiency of Biogas Production. Socio-Economic and Environmental Problems of Mining, Construction and Energy: Collection of Scientific Works of the 15th International Conference on Mining, Construction and Energy. Vol. 2. Minsk, Belarusian National Technical University, 104–110 (in Russian).Реестр выданных сертификатов о подтверждении происхождения энергии на 31.07.2023: утв. Министерством природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Беларусь. Минск: Государственный кадастр возобновляемых источников энергии Минприроды Республики Беларусь, 2023. 81 с.Register of Issued Certificates of Confirmation of the Origin of Energy as of 31.07.2023: Approved by the Ministry of Natural Resources and Environmental Protection of the Republic of Belarus. Minsk, State Cadastre of Renewable Energy Sources of the Ministry of Natural Resources of the Republic of Belarus, 2023. 81 (in Russian).Anaerobic Co-Digestion Process for Biogas Production: Progress, Challenges and Perspectives / K. Hagos, J. Zong, D. Li, X. Lu // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2017. Vol. 76. P. 1485–1496. https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.11.184.Hagos K., Zong J., Li D., Liu C., Lu X. (2017) Anaerobic Co-Digestion Process for Biogas Production: Progress, Challenges and Perspectives. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 76, 1485–1496. https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.11.184.Anaerobic Co-Digestion of Sewage Sludge with Other Organic Wastes: A Comprehensive Review Focusing on Selection Criteria, Operational Conditions, and Microbiology / R. Azarmanesh, M. Zarghami Qaretapeh, M. Hasani Zonoozi [et al.] // Chemical Engineering Journal Advances. 2023. Vol. 14. Art. 100453. https://doi.org/10.1016/j.ceja.2023.100453.Azarmanesh R., Zarghami Qaretapeh M., Hasani Zonoozi M., Ghiasinejad H., Zhang Y. (2023) Anaerobic Co-Digestion of Sewage Sludge with Other Organic Wastes: A Comprehensive Review Focusing on Selection Criteria, Operational Conditions, and Microbiology. Chemical Engineering Journal Advances, 14, 100453. https://doi.org/10.1016/j.ceja.2023.100453.Anaerobic Co-Digestion of Animal Manures with Corn Stover or Apple Pulp for Enhanced Biogas Production / K. Li, R. Liu, S. Cui [et al.] // Renewable Energy. 2018. Vol. 118. P. 335–342. https://doi.org/10.1016/j.renene.2017.11.023.Li K., Liu R., Cui S., Yu Q., Ma R. (2018) Anaerobic Co-Digestion of Animal Manures with Corn Stover or Apple Pulp for Enhanced Biogas Production. Renewable Energy, 118, 335–342. https://doi.org/10.1016/j.renene.2017.11.023.Methane and Hydrogen Production from Anaerobic Digestion of Soluble Fraction Obtained by Sugarcane Bagasse Ozonation / O. F. H. Adarme, B. E. L. Baêta, D. R. S. Lima [et al.] // Industrial Crops and Products. 2017. Vol. 109. P. 288–299.Adarme O. F. H., Baêta B. E. L., Lima D. R. S., Gurgel L. V. A., de Aquino S. F. (2017) Methane and Hydrogen Production from Anaerobic Digestion of Soluble Fraction Obtained By Sugarcane Bagasse Ozonation. Industrial Crops and Products, 109, 288–299. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2017.08.040.Biomass in Biogas Production: Pretreatment and Codigestion / A. Kasinath, S. FudalaKsiazek, M. Szopinska [et al.] // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2021. Vol. 150. Art. 111509. https://doi.org/10.1016/j.rser.2021.111509.Kasinath A., Fudala-Ksiazek S., Szopinska M., Bylinski H., Artichowicz W., RemiszewskaSkwarek A., Luczkiewicz A. (2021) Biomass in Biogas Production: Pretreatment and Codigestion. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 150, 111509. https://doi.org/10.1016/j.rser.2021.111509.Integrating Anaerobic Co‑Digestion of Dairy Manure and Food Waste with Cultivation of Edible Mushrooms for Nutrient Recovery / B. J. O’Brien, E. Milligan, J. Carver [et al.] // Bioresource Technology. 2019. Vol. 285. Art. 121312. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2019.121312.O’Brien B. J., Milligan E., Carver J., Roy E. D. (2019). Integrating Anaerobic Co-Digestion of Dairy Manure and Food Waste with Cultivation of Edible Mushrooms for Nutrient Recovery. Bioresource Technology, 285, 121312. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2019.121312.Rethinking Orga-nic Wastes Bioconversion: Evaluating the Potential of the Black Soldier Fly (Hermetia illucens (L.)) (Diptera: Stratiomyidae) (BSF) / K. C. Surendra, J. K. Tomberlin, A. van Huis [et al.] // Waste Management. 2020. Vol. 117. P. 58–80. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2020.07.050.Surendra K. C., Tomberlin J. K., van Huis A., Cammack J. A., Heckmann L.-H. L., Khanal S. K. (2020). Rethinking Organic Wastes Bioconversion: Evaluating the Potential of the Black Soldier Fly (Hermetia Illucens (L.)) (Diptera: Stratiomyidae) (BSF). Waste Management, 117, 58–80. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2020.07.050.A Comparative Study of Thermophilic and Mesophilic Anaerobic Co-Digestion of Food Waste and Wheat Straw: Process Stability and Microbial Community Structure Shifts / X. Shi, X. Guo, W. Zuo [et al.] // Waste Manage. 2018. Vol. 75. P. 261–269. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2018.02.004.Shi X., Guo X., Zuo J., Wang Y., Zhang M. (2018) A Comparative Study of Thermophilic and Mesophilic Anaerobic Co-Digestion of Food Waste and wheat Straw: Process Stability and Microbial Community Structure Shifts. Waste Management, 75, 261–269. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2018.02.004.Обоснование использования биогаза для производства энергии в Республике Беларусь / Е. В. Зеленухо [и др.] // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2024. Т. 67, № 6. С. 530–543. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2024-67-6-530-543.Zelianukha A. V., Tsyhanava H. A., Belskaya H. V., Khrypovich H. A. (2024) Justification of the Use of Biogas for Power Generation in the Republic of Belarus. Energetika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, 67 (6), 530–543. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2024-67-6-530-543.Microbial ElectroHydrogenesis Cell and Dark Fermentation Integrated System Enhances Biohydrogen Production from Lignocellulosic Agricultural Wastes: Substrate Pretreatment towards Optimization / F. Ndayisenga, Z. Yu, J. Zheng // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2021. Vol. 145. Art. 111078. https://doi.org/10.1016/j.rser.2021.111078.Ndayisenga F., Yu Z., Zheng J., Wang B., Liang H., Phulpoto I. A., Habiyakare T., Zhou D. (2021) Microbial Electrohydrogenesis Cell And Dark Fermentation Integrated System Enhances Biohydrogen Production from Lignocellulosic Agricultural Wastes: Substrate Pretreatment Towards Optimization. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 145, 111078. https://doi.org/10.1016/j.rser.2021.111078.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.